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新型飞行机器人模仿昆虫的快速飞行

时间:2021-08-18 来源网站:四川化工机械网

新型飞行机器人模仿昆虫的快速飞行

由微型飞机实验室(MAVLab)的TU Delft研究人员开发的新型昆虫启发式飞行机器人在《科学》杂志上发表(2018年9月14日)。

使用第一个自主,自由飞行和敏捷的拍打翼机器人进行的实验提高了人们对果蝇如何控制侵略性逃生动作的理解。除了在昆虫飞行研究中的潜力外,该机器人出色的飞行质量还开辟了新的无人机应用领域中国机械网okmao.com。

飞行动物通过拍打翅膀来控制和控制飞行。这使小的自然飞行物(例如昆虫)能够在花朵附近徘徊,而且还能快速逃避危险。

动物的飞行一直引起生物学家的关注,生物学家不仅研究其复杂的机翼运动模式和空气动力学,而且还研究其在此类敏捷操作期间的感觉和神经运动系统。

最近,飞行动物也已成为机器人技术研究人员的灵感来源,他们试图开发轻巧,省电,甚至可扩展到昆虫大小的轻型飞行机器人。

MAVLab的TU Delft研究人员开发了一种新颖的昆虫启发式飞行机器人;迄今为止,它的性能是无与伦比的,其设计简单易用。

与飞行昆虫一样,机器人的拍打翅膀每秒跳动17次,不仅产生停留在空中的升力,而且还可以通过对翼子运动的微小调整来控制飞行。受到果蝇的启发,该机器人的控制机制已被证明是高效的,可以在现场悬停并以高敏捷度向任何方向飞行。

该研究的第一作者,机器人的主要设计者MatějKarásek说:“该机器人的最高时速为25 km / h,甚至可以执行激进的动作,例如360度翻转,类似环圈和滚转。“

此外,这款33厘米的翼展和29克的机器人在其尺寸方面具有出色的动力效率,在充满电的电池上可以进行五分钟的悬停飞行或超过1公里的飞行范围。”

果蝇逃生动作研究

机器人的飞行性能加上其可编程性,也使其非常适合昆虫飞行的研究。为此,代尔夫特理工大学与瓦赫宁根大学合作。“

当我第一次看到机器人飞行时,我惊讶于它的飞行与昆虫的飞行如此接近,尤其是在机动飞行时。我立即想到我们实际上可以将其用于研究昆虫的飞行控制和动力学,”弗洛里安瓦赫宁根大学及研究实验动物学小组。

由于Muijres教授以前在果蝇上的工作,研究小组决定对机器人进行编程,以模仿在高敏捷性逃生动作(例如避免扑打)中昆虫假想的控制动作。

DelFly Nimble(左)执行快速转弯,与我们尝试拍打果蝇时的转弯非常相似(右)。

机器人执行的动作与果蝇中观察到的动作非常相似。该机器人甚至能够演示果蝇如何控制转弯角度以最大化其逃生性能。“

与动物实验相反,我们完全控制了机器人“大脑”中发生的事情。这使我们能够识别和描述一种新的被动空气动力学机制,该机制可以帮助苍蝇,但也可以帮助其他飞行中的动物操纵它们的飞行。在这些快速倾斜的转弯中保持方向。”Karásek补充说。

未来应用的潜力

在DelFly项目中,MAVLab一直在开发昆虫启发式飞行机器人已有10多年了。MAVLab科学负责人Guido de Croon教授说:“受昆虫启发的无人机具有新颖的应用潜力,因为它们重量轻,对人类安全,并且比传统的无人机设计飞行效率更高,特别是在较小的规模。

但是,直到现在,这些飞行机器人还没有足够的敏捷性,并且它们需要过于复杂的制造过程。” 在这项研究中,名为DelFly Nimble的机器人建立在既定的制造方法基础上,使用了现成的组件,并且其飞行寿命足够长,足以引起现实应用的兴趣。

DelFly Nimble正在向前飞行。DelFly Nimble将在TTW项目“像蜜蜂一样敏捷”内进一步发展,该项目是由荷兰荷兰科学基金会NWO资助的TU Delft与瓦赫宁根大学之间的合作。